Исследователи получили полный "кадр фильма" для семейства белков, необходимых для работы клетки

Испанские учёные из IRB Barcelona определили полную последовательность 3D-структур, которые принимают несколько важных белков, участвующих в обмене веществ между вне- и внутриклеточной средой. Это даёт глобальное представление о структурных изменениях в этих белках во время базовых клеточных процессов: синтеза белков, регуляции метаболизма и объёма клетки, нервной передачи.

Обмен веществами осуществляется транспортными белками в клеточных мембранах. Они действуют как избирательные ворота. У человека особенно важны транспортеры LAT и CAT, которые опосредуют транспорт аминокислот и критичны для кишечной абсорбции, почечной реабсорбции, синтеза белков, поддержания антиоксидантов и инфекции, вызванной вирусом саркомы Капоши. По словам координатора проекта Мануэля Паласина, выявлено 300 мутаций транспортеров, связанных с болезнями, поэтому понимание их функции важно для разработки новых лекарств.

Структурная биология как основа для изучения болезней человека

Одна из задач биомедицины — определить 3D-структуры ключевых для жизни белков, таких как транспортеры. LAT и CAT двигаются в мембране, принимая разные конформации для переноса молекул. В этом исследовании учёные изучили различные конформации транспортера AdiC — модельного белка для изучения человеческих LAT и CAT, присутствующего в бактерии Escherichia coli.

Получив кристаллы варианта AdiC (мутант N101A) и изучив их с помощью рентгеноструктурного анализа, исследователи впервые определили 3D-структуры этого белка в момент связывания молекулы из внеклеточной среды. С этой новой структурой они завершили "кадр фильма", включающий все различные конформации этих транспортеров — от связывания молекулы до её высвобождения внутри клетки и начала цикла заново.

"Теперь у нас есть полная запись событий, хотя и с разными транспортными белками", — поясняет Паласин. "Будущее — в раскрытии полного "фильма" для каждого из этих белков. Это знание поможет понять такие болезни, как цистинурия, и разработать препараты, ингибирующие поглощение аминокислот раковыми клетками, влияя на их жизнеспособность".

Исследование выполнено учёными IRB Barcelona Мануэлем Паласином и Хосе Луисом Васкесом (исследователь ICREA) в сотрудничестве с лабораториями Игнаси Фиты и Модесто Ороско, а также исследователями из Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER) и Университета Барселоны. Статья опубликована в сегодняшнем выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).